超声基础原理
简述超声检测的基本原理
简述超声检测的基本原理
超声检测是利用超声波在材料中传播和反射的特性来对材料进行检测和评估的一种方法。
其基本原理可以简述如下：
1. 超声波发射：超声检测一般使用压电晶体作为超声波的发射源。
当施加电场时，晶体会发生压电效应，使晶体振动并产生超声波；或者使用超声发射器通过电磁感应原理产生超声波。
2. 超声波传播：超声波在检测对象中传播时，会遇到材料的界面、缺陷或其他不均匀性引起的反射、折射和散射。
超声波的传播速度取决于材料的密度和弹性模量，不同材料会有不同的超声波传播速度。
3. 超声波接收：超声波在传播过程中，通过接收器接收到材料内部的信号。
接收器一般也采用压电晶体，当超声波作用到晶体上时，晶体会产生电场变化，将其转换为电信号。
4. 数据处理与显示：通过对接收到的超声信号进行放大、滤波和数字化处理，可以得到材料内部的声速、声阻抗等信息，并将其以图像或图形的形式显示出来。
根据这些数据和图像，可以判断材料的缺陷、结构特征和性能。
总的来说，超声检测利用超声波在材料中传播和反射的特性，通过发射、传播、接收和数据处理等步骤，实现对材料内部缺陷和结构的检测和评估。
超声成像基本原理
超声成像基本原理
超声成像是利用超声波在物体内部传播、反射和散射的原理来形成图像的一种医学影像技术。
其基本原理是利用超声发生器产生的高频声波经由探头传入人体组织，并在组织内部发生反射和散射，然后由探头接收到反射和散射回波。
通过衡量回波的时间和强度等信息，计算机可以重建出组织的内部结构和形态。
超声波在组织内的传播速度和密度变化会导致声波在组织内的传播路径发生弯曲和折射。
当超声波遇到组织间界面时，部分能量会被反射回来，有一部分能量继续传播至下一个界面。
探头接收到的回波信号经过放大和电信号转换后，被传送至计算机进行处理。
计算机对回波信号进行时序分析，通过测量发射和接收的时间差，可以得到超声波从发射至接收的时间。
结合探头发射时的频率和声速的已知值，计算机可以计算出声波在组织内的传播路径长度。
进一步结合回波信号的强度信息，计算机可以将这些回波点按照位置和亮度加权，形成生物组织的轮廓和纹理图像。
超声成像具有无创、实时、可重复、无辐射等优点，广泛应用于医学领域，如检查妊娠、肝脏、心脏、肾脏、乳房等。
然而，超声成像的分辨率受制于超声波的频率和信号噪声，对于深部组织的成像效果较差。
因此，不同类型的超声成像仪在应用上有一定的局限性。
超声成像的原理和应用图
超声成像的原理和应用图一、超声成像的原理超声成像是一种利用超声波在物体内部的反射和散射特性，通过超声探头发射和接收超声波，来获取物体内部结构和组织信息的非侵入性成像技术。
超声成像的原理主要包括以下几个方面：1. 超声波的产生超声波是一种频率高于20kHz的声波，它是通过压电晶体或磁致伸缩材料的压电效应或磁致伸缩效应产生的。
压电晶体或磁致伸缩材料在施加电场或磁场时，会发生形变，从而产生超声波。
2. 超声波的传播超声波在物体内部的传播受到物体的声阻抗差异影响，当超声波从一个介质传到另一个介质时，会发生反射、折射和散射。
这些声波的传播特性会被超声探头接收并转化成电信号。
3. 超声波的接收与处理超声波在物体内部传播后，由超声探头接收。
超声探头将接收到的声波转化为电信号，并经过放大、滤波等处理后，通过计算机进行图像重构和显示。
二、超声成像的应用图超声成像技术在医学、工业、材料科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些超声成像应用的示意图：1. 医学应用•超声心动图：用于心脏病的诊断和监测。
•超声乳腺成像：用于乳腺疾病的检查和筛查。
•超声肝脏检查：用于肝脏疾病的诊断和治疗。
•超声孕妇监护：用于孕妇胎儿的监测和评估。
2. 工业应用•超声无损检测：用于材料的内部缺陷和结构的检测，如焊接缺陷检测。
•超声测厚仪：用于测量物体的厚度，如涂层的厚度测量。
•超声清洗：利用超声波的高频振动效应进行物体表面的清洁和去污。
3. 材料科学应用•超声弹性成像：用于材料的力学性能研究和评估。
•超声相控阵成像：用于材料内部结构的成像，如焊缝的检测和评估。
结论超声成像作为一种非侵入性的成像技术，具有广泛的应用前景。
通过了解超声成像的原理和应用，我们可以更加深入地了解这一技术在医学、工业和材料科学等领域的重要价值，并为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
超声诊断的基础和原理
超声诊断的基础和原理计算机技术、电子技术高速发展背景下，超声成像技术取得了一定成果，由于其具有经济实用，快速，诊断效率高等优点，现已广泛应用于临床。
那么超声诊断基础与原理是什么呢，下面对超声诊断知识开展科普。
1.超声诊断原理是什么？超声诊断原理可总结为“脉冲-回波”原理，即利用超声探头发射出脉冲超声后，在组织器官界面生成反射、散射信号，在脉冲期间由探头接收回波信号，并利用特定仪器计算声束轴线各界面反射深度及回声强度，开展灰阶编码操作，生成超声信息线，收集多条信息线即可生成灰阶图像。
总结如下：①超声波为成像载体：超声波是指振动频率＞20000Hz的机械波，存在直线传播性，且具有反射、散射、折射、绕射、衰减等特性。
②发射超声波：高频交变电场作用下，超声探头内压电晶体可出现振动，而振动频率＞20000Hz即可生成超声波，探头发射超声波后，可以脉冲方式向人体内发射[1]。
③传播超声波：超声具有束射性，及进入人体后遇到不同器官、组织可发生反射、散射，出现回博信号，而回声强度与界面声阻抗差有关。
④接收超声波：回声信号作用于超声探头中压电晶体后，可在表面生成微弱电信号，而探头接收回声信号后，可转为电信号。
⑤处理信号及成像：收集电信号经超声仪放大、处理后，依据信号强弱进行编码，可在显示器内生成二维图像。
⑥分析声像图：基于临床资料观察声像图，有利于诊断疾病。
2.超声诊断基础是什么？2.1超声诊断仪目前临床应用超声诊断仪类型众多，构成基本类似，主要由控制电路、信号处理电路、换能器、图像处理器、发射或接收电路、图像输出器、电源等构成。
其中控制电路可生成各类时序信号，能够协调电路工作，还可监测系统运行情况；信号处理电路可对发射信号（如有序发射各类信号）与接收信号（如放大、降噪处理等）进行处理；换能器即人们常说的探头，可进行电/声转换，发现电脉冲驱动生成声波后向特定诊断位置进行发射，而人体反射回波又可经换能器作用转为电信号；图像处理器可依据成像算法重构人体图像；发射或接收电路能够控制换能器工作方案，动态聚集各类技术，以完成电路控制；图像输出器具有显示、打印、存储、记录、传输图文作用；电源可为超声诊断器械提供电能。
医学超声原理基础知识
医学超声原理基础知识
超声波是一种高频机械波，其频率超过人类听觉范围，通常被用于医学成像和诊断。
超声成像的原理基于超声波在不同组织中传播速度不同的特性。
当超声波穿过人体组织时，会发生反射、散射和衍射，这些现象提供了有关组织结构和性质的信息。
超声成像系统由超声发射器（探头）、接收器、图像处理器和显示器组成。
超声探头发射超声波并接收其回波，然后将这些信息传输到图像处理器进行处理，最终在显示器上呈现出人体组织的结构图像。
超声成像可以显示器官、血管、肌肉和其他软组织的形态和功能，对于心脏、肝脏、肾脏等器官疾病的诊断具有重要意义。
此外，超声波还可用于测量血流速度和方向，这被称为多普勒超声。
多普勒超声通过测量血液回波的频率变化来计算血流速度和方向，可用于评估心血管疾病、血栓形成等情况。
总的来说，超声成像的原理基于超声波在组织中传播的特性，利用超声波的反射、散射和衍射等现象获取人体组织的结构和功能信息，对医学诊断具有重要意义。
超声的应用以及原理
超声的应用以及原理一、超声波的基本原理超声波是一种频率超过人类可听范围的声波，它的频率通常大于20kHz。
超声波通过机械振动产生，其传播速度快，穿透力强，并且不会造成辐射的危害，因此在医疗、工业、科学研究等领域得到了广泛应用。
二、医学领域中的超声应用超声波在医学领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 超声诊断超声诊断是利用超声波在人体组织中的传播特性来观察和诊断疾病的一种方法。
通过超声波的回波图像，医生可以快速准确地了解人体内部器官的结构和功能，从而发现和诊断疾病。
常见的超声诊断应用包括妇科、肾脏、心脏、血管等方面。
2. 超声治疗超声波在医学治疗中也有一定的应用。
例如，在物理治疗中，超声波可以通过加热组织、增强血液循环来缓解疼痛和促进康复。
此外，超声波还可以用于消融肿瘤、溶解结石等治疗过程中。
3. 超声导航超声导航是指将超声图像与手术导航系统相结合，通过实时显示超声图像来辅助医生进行手术操作。
这种导航方法能够提高手术精度和安全性，使手术更加精准和可靠。
三、工业领域中的超声应用除了医学领域，超声波在工业领域中也有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 超声无损检测超声波在工业中的无损检测中起着重要作用。
利用超声波的传播特性，可以检测材料内部的缺陷、裂纹和杂质等问题。
这种检测方法不仅快速、可靠，而且对被检测材料无损伤。
2. 超声清洗超声波的高频振动可以产生较大的压力变化，这种压力变化可以在液体中产生微小的气泡，进而形成冲击波效应，用于清洗各种器件、零部件、工具等物品。
超声清洗具有高效、节能、环保等特点，被广泛应用于工业生产中。
3. 超声焊接超声焊接是指利用超声波振动的热效应在材料的接触面上产生摩擦力，从而实现材料的焊接。
这种焊接方法适用于塑料、橡胶等材料的焊接，具有焊接速度快、焊缝强度高等优点，被广泛应用于汽车、电子、工程塑料等行业。
四、科学研究中的超声应用超声波在科学研究中也扮演着重要角色，主要应用于以下几个方面：1. 超声成像超声成像是近几十年来快速发展起来的一种非破坏性检测方法。
超声的基础原理及临床应用
超声的基础原理及临床应用1. 超声的基础原理超声是一种常用的无损探测方法，其基本原理是利用超声波在物体中的传播特性，通过测量和分析声波的传播、反射、散射等信息，来获取物体的结构和性质。
超声波是一种机械波，其频率一般在1MHz到10MHz之间。
在超声波传播过程中，会出现多种现象，包括传播、反射、散射、吸收等。
这些现象对超声图像的形成起着重要作用。
下面是超声的基本原理的简要概述：- 发送超声波：超声波通过压电探头产生，并在物体内传播。
- 接收反射信号：超声波在物体内遇到界面时会发生反射，反射信号由探头接收。
- 分析反射信号：通过分析反射信号的强度、时间延迟等参数，可以获得物体内部的结构信息。
- 图像重建：根据接收到的反射信号，绘制超声图像。
2. 超声的临床应用超声技术在医学领域具有广泛应用，包括但不限于以下几个方面：2.1 超声检查超声检查是常用的临床诊断手段之一，可以用于观察人体内部器官的结构和功能。
常见的超声检查包括腹部超声、妇科超声、甲状腺超声等。
超声检查具有无创、无辐射的特点，安全性高，并且可以动态观察器官的运动情况。
2.2 超声治疗除了检查，超声技术还可以用于治疗。
超声治疗是指利用超声波对人体组织进行热疗、消融、杀菌等操作。
常见的超声治疗包括超声刀治疗、超声消融治疗等。
超声治疗具有非侵入性、精确性高的优点，可以在不开刀的情况下对病灶进行处理。
2.3 超声造影超声造影是一种通过注射超声造影剂，增强超声图像对器官结构的显示的技术。
超声造影剂是一种可以反射超声波的物质，能够提供更清晰的图像。
超声造影常用于心脏、肝脏等器官的检查。
2.4 超声导引下介入治疗超声导引下介入治疗是指在超声引导下进行的介入性操作，如超声引导下的穿刺、引导下的放射治疗等。
超声波具有良好的可视性，可以帮助医生准确定位和引导操作，提高治疗的准确性和安全性。
3. 总结超声技术凭借其无创、非侵入性、安全性高等优点，在医学领域得到了广泛应用。
超声诊断的基础和原理
超声诊断的基础和原理超声是物体的机械振动波，它的频率高于20000赫兹。
而超声诊断则是以超声为基础，将超声检测技术应用于人体，通过超声诊断仪器检测生理或组织结构的数据和形态，从而侦测人体疾病一种诊断方法。
超声诊断频率一般为1-40兆赫兹，常用频率为2.2-10兆赫兹。
本文即就超声诊断的基础和原理进行相关介绍。
一、声源、声束、声场、分辨力1.1声源声源是指能产生超声的物体，一般组成成分为压电物质。
其中，超声的放射是逆压电效应，即电能转变为机械能，而接收的过程则与放射相反。
1.2声束声束是指自声源放射出的超声波，它的传播区域通常在小立体角中。
实际操作中，可使用声束聚焦的方法将声束变细，从而使最终成像更加清晰。
1.3声场声场可分为近场和远场两种。
近场是指声束宽度均匀，但声强不均匀的声场，而远场是指声束扩散，声强均匀的声场。
1.4分辨力分辨力可分为基本分辨力与图像分辨力两种。
前者是指在测量结果中，辨别同一声束线上两个细微之处间差异的能力，根据实际测量的方向关系可继续划分为轴向、侧向与横向分辨力。
后者是指组成最终成像的分辨力，可继续划分为细微分辨力与对比度分辨力，其中，细微分辨力针对的是图像上呈现散射点的大小，对比度分辨力则是指呈现不同回声信号间细小差异的能力。
二、人体组织的声学参数1.1密度(ρ)人体内不同组织的密度是声阻抗的重要构成之一，单位是g/cm3。
需要注意的是，实际密度测定需要在活体组织血供正常时进行，否则会导致测量值缺乏真实意义。
1.2声速(c)声速是指声波在介质中的传播速度，单位是m/s或mm/us。
人体内不同组织中的声速存在差异，通常情况下，由于组成成分及含量的差别，不同组织的声速可按逐渐降低的次序呈以下排布：固体物含量高、纤维组织含量高、含水量高、体液、含气脏器中的气体。
1.3声特性阻抗(Z)声特性阻抗是密度与声速的乘积，单位是g/( cm3·s)。
该参数可简称为声阻抗，在仪器生成的图像中，不同回声的形态变化主要是受声阻抗差异的影响。
超声波的基本原理
超声波的基本原理
超声波是指频率超过人类听觉范围（一般为20kHz）的声波。
其基本原理是利用高频声波在介质中的传播及反射特性来实现不同应用。
超声波的产生是通过振动源产生高频震动，这些震动被传递给介质，例如空气或固体物体。
在传递中，声波会以波动的形式传播，其频率决定了声波的特性。
超声波的传播过程中，在传播介质中与界面产生反射、折射以及散射。
这些现象可被探测并利用，用以获得关于介质内部结构和性质的信息。
超声波的传播速度与介质的密度和弹性系数有关，因此可以利用超声波测量物体的密度和弹性等参数。
超声波的应用非常广泛。
在医学领域中，超声波常用于医学诊断，如超声检查和超声造影来检测人体内部器官的结构和异常。
在工业领域中，超声波可用于非破坏性材料检测、测量材料厚度和定位缺陷。
此外，超声波还可以用于清洗、焊接、加湿和气溶胶喷雾等应用。
综上所述，超声波利用高频震动在介质中传播和反射的原理，实现了在不同领域的应用。
通过利用超声波的特性，可以获得有关介质内部结构和性质的信息，从而实现监测、检测和诊断等目的。
《超声医学基础》ppt课件
目录•超声医学概述•超声诊断技术•超声图像分析与解读•超声引导下介入治疗•超声医学新技术与新进展•超声医学在临床应用中的价值与挑战超声医学概述发展历程从A型超声、B型超声到彩色多普勒超声，超声医学技术不断革新，应用领域不断拓展。
超声医学定义利用超声波的物理特性和人体组织声学性质差异，以波形、曲线或图像等形式显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。
超声医学定义与发展临床诊断用于各部位、各脏器疾病的诊断，如心脏病、肝病、肾病等。
术中监测在手术过程中实时监测脏器、血管等结构，确保手术安全。
介入治疗在实时超声引导下进行穿刺活检、囊肿抽吸、肿瘤消融等。
科研与教学用于医学研究、教学和学术交流，推动超声医学发展。
超声波产生与传播01通过压电效应产生超声波，并在人体组织内传播。
回声产生与处理02超声波遇到不同声阻抗的组织界面时产生回声，经过接收、放大和处理后形成图像。
多普勒效应03当超声波遇到运动的组织或血流时，会产生多普勒频移，用于检测血流速度和方向。
超声诊断技术A型超声诊断法利用超声的反射特性，通过测量反射波的时间和幅度来判断组织器官的结构和性质。
B型超声诊断法通过超声探头发射超声波，接收反射回来的超声波并转换为图像，以灰阶或彩色形式显示组织器官的结构和形态。
M型超声诊断法在B型超声图像的基础上，通过加入慢扫描锯齿波，使回声光点从左向右自行移动、扫描，形成心脏各层组织收缩及舒张的活动曲线。
D型超声诊断法利用多普勒效应原理，通过测量反射波的频率变化来判断血流方向和速度，主要用于心血管疾病的诊断。
超声诊断方法分类1 2 3包括主机、显示器、操作系统等部分，具有发射超声波、接收反射波、图像处理等功能。
超声诊断仪器是超声诊断仪器的重要组成部分，根据不同的诊断需求和部位选择不同的探头，如线阵探头、凸阵探头、相控阵探头等。
探头在超声检查中需要使用耦合剂来消除探头与皮肤之间的空气层，使超声波能够顺利传播。
耦合剂超声诊断仪器与探头检查中操作按照规范的操作流程进行检查，包括探头的放置、扫描方式的选择、图像的获取和处理等。
超声工程学基础PPT课件
超声波仪器的校准与维护
校准
为了确保超声波仪器的测量精度 和可靠性，需要定期进行校准， 校准内容包括探头校准、仪器校 准和标准物质校准等。
维护
正确的使用和维护超声波仪器可 以延长其使用寿命，减少故障率 ，维护内容包括日常清洁、定期 检查、更换易损件等。
03 超声波的应用领域
无损检测
超声波在新能源领域的应 用
随着新能源技术的不断发展，超声波在新能 源领域如太阳能、风能等领域的应用逐渐增 多，通过超声波的振动和声波传递特性，可
以实现新能源的高效利用和转化。
智能化与自动化的发展
智能化超声检测系统
随着人工智能和机器学习技术的发展，智能化超声检测系统逐渐成为研究热点，通过自 动化识别和分类技术，可以实现快速、准确的超声检测和诊断。
无损检测是利用超声波的特性，在不破坏被检测物体 的情况下，对其内部结构、缺陷等进行检测和评估。
输标02入题
超声波无损检测广泛应用于航空航天、汽车、船舶、 电力、石油化工等领域，对保障产品质量和安全具有 重要意义。
01
03
超声波无损检测的优势在于检测精度高、可靠性好、 对被检测物体无损伤等，但同时也存在一些局限性，
超声波的频率高于人类听觉范围的上 限，因此被称为超声波。它具有波长 短、方向性好、穿透力强等特性，使 其在许多领域中得到广泛应用。
超声波的产生与传播
总结词
超声波可以通过压电效应、电磁效应等机制产生，并在介质中以波的形式传播。
详细描述
超声波的产生通常依赖于某些物理效应，如压电效应或电磁效应。当电场或磁场 受到外力作用时，会产生相应的机械振动，从而产生超声波。超声波在介质中传 播时，其波形和能量会随着传播距离的增加而逐渐衰减。
超声知识归纳总结
超声知识归纳总结超声技术是一种基于声波传播和反射原理的医学成像方法，它可用于诊断、评估以及监测疾病的发展。
本文将对超声知识进行归纳总结，包括超声原理、超声检查、超声诊断以及超声应用的领域等内容。
一、超声原理超声波是一种频率大于20kHz的声波，其传播速度和方向可以通过声速和入射角度来测量。
超声波经过物体后发生折射、反射、散射等现象，这些现象可用于形成超声图像，并提供有关被检查组织或器官的信息。
二、超声检查超声检查可以分为二维超声和三维超声。
二维超声是通过探头在患者体表上移动，获取不同角度的断层图像，并以此来观察和评估被检查部位的结构和功能情况。
三维超声则是通过使用探头进行快速扫描，获得更多角度的图像信息，从而生成真实三维图像。
在超声检查中，探头是承载超声波源和接收器的关键部件，其频率和形状的选择会根据被检查对象的不同而有所变化。
同时，患者和操作者的位置和姿势也会对超声图像的质量产生影响，因此操作者需要在检查过程中注意调整和优化。
三、超声诊断超声诊断是基于超声图像来分析和评估疾病情况的过程。
医生通过观察超声图像上的结构形态、血流情况、组织回声等特征来判断是否存在异常。
一般来说，正常组织通常呈现高回声，异常组织则可能呈现低回声、无回声或混合回声等。
超声诊断在很多领域中具有广泛的应用，如妇产科、心脏病学、消化系统、泌尿系统、肝胆胰脾等。
例如，超声在妇产科中可以用于孕妇孕期检查、胎儿发育评估、宫颈、子宫和卵巢病变的检查等。
四、超声应用领域1. 妇产科：超声在妇产科中被广泛应用，如孕妇常规检查、卵巢与宫颈病变检查等。
2. 心脏病学：超声心动图可以通过超声波图像来评估心脏结构和功能，用于检测心脏瓣膜疾病等。
3. 消化系统：超声可用于胆囊、肝胆胰脾等器官的检查和评估，例如胆囊结石、肝动脉瘤等。
4. 泌尿系统：超声在泌尿系统疾病的诊断和评估中有重要作用，如肾结石、前列腺增生等。
5. 乳腺病学：超声在乳腺疾病的检查中被广泛使用，如乳腺肿块的鉴别、乳腺纤维腺瘤的诊断等。
超声波加工的基本原理
超声波加工的基本原理
超声波加工是一种利用高频超声波振动能量进行加工的方法。
其基本原理如下：
1. 超声波发生与传导：通过超声波发生器产生高频电信号，经过放大后，送至换能器（也称为超声振子）中。
换能器由压电陶瓷材料构成，在施加电场的作用下，会发生机械振动，将电能转换为超声波能量。
超声波能量通过振子的共振传导，进而传达到工作部件。
2. 超声波在工作部件中的传播：超声波通过接触换能器的界面传入工作部件中。
工作部件可以是金属、塑料、陶瓷等材料。
当超声波传播到部件中时，会在材料中引起微小的振动和变形，产生应力和应变。
这种振动具有局部聚焦的特性，可将能量高度集中在特定的位置，实现精密加工。
3. 超声波加工效应：超声波振动引起的微小振动和变形，可产生不同的加工效应。
例如，对于金属加工，超声波振动会通过压力引起局部塑性变形，从而促进金属的塑性变形和形状改变。
对于塑料加工，超声波振动则可引起材料的熔化和流动，实现焊接、切割、打孔等加工操作。
4. 控制超声波加工过程：超声波加工通常需要对振幅、频率、压力、时间等参数进行控制。
这些参数的调节可以使超声波加工适应不同材料和加工要求。
同时，加工时还需要注意控制振动的稳定性和工作部件的固定，以确保加工质量和稳定性。
总的来说，超声波加工利用高频超声波的振动能量来实现精密加工，通过超声波的传导和加工效应，对材料进行形状改变、连接、切割等操作。
这种加工方法广泛应用于微细加工、医疗器械制造、电子元器件组装等领域，具有高效、精确、无损等优点。
超声产生的原理
超声产生的原理
超声产生的原理是利用压电效应或磁致伸缩效应。
压电材料在受到电场激励时，会产生机械振动，称为压电效应。
磁致伸缩效应是指在外加磁场作用下，磁致伸缩材料会发生微小的尺寸变化。
这两种效应都可以使振动产生，从而产生超声波。
超声波是指频率高于20 kHz的机械波。
当电场或磁场作用在压电或磁致伸缩材料上时，材料会产生振动，形成机械波。
这种机械波传播到其他介质中时，会产生超声波。
超声波在医学影像诊断中得到广泛应用。
在医学超声设备中，超声波由超声发射器产生，发射器中包含压电陶瓷晶片。
当交变电压通过晶片时，会激励晶片振动，产生超声波。
超声波传播到人体组织中，与组织中的各种结构相互作用，一部分超声波被组织反射回来，被超声接收器接收。
接收器将接收到的超声波信号转化为电信号，再通过信号处理和成像算法，生成医学超声影像。
除医学影像诊断外，超声波还广泛应用于非破坏检测、工业测试、清洁、测厚等领域。
超声波的产生原理是通过利用压电效应或磁致伸缩效应使材料产生振动，并将振动转化为机械波，最终形成频率较高的超声波。
超声诊断学基础和原理
1
第二章 超声诊断的基础和原理
教学要求：
1 掌握超声基础知识一些基本概念 2 掌握超声基本物理特性 3 掌握超声成像原理 4 掌握超声诊断方法及不同显示方式 5 掌握识别常见超声效应与图像伪差 意义及判 断
2
超声诊断学
超声诊断的基础和原理
MRI
现代三大医学影像诊断技术之一
US首选
CT
优势：无创 精确 方便
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
3 多普勒超声分辨力：
指多普勒超声系统测定流向 流速及与 之有关方面的分辨力
25
超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
3 多普勒超声分辨力：
1多普勒侧向分辨力 2多普勒流速分布分辨力 3多普勒流向分辨力 4多普勒最低流速分辨力
第一节 诊断超声的物理特性
四 人体组织对入射超声的作用
在人体组织中对超声敏感者有中枢神经系统 视网膜 视神经 生殖腺 早孕期胚芽及3个月内早孕 孕期胎儿颅脑 胎心等 对这些脏器的超声检查;每 一受检切面上其固定持续观察时间不应超过1分钟
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
四 人体组织对入射超声的作用
二 声源 声束 声场与分辨力
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
横向分辨力对超声图像的影响
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
超声基础原理
一、超声的物理基础
2、波长与介质的关系： 、波长与介质的关系： 的关系
a. 同一介质: 不同频率的超声波，传播时期波 长与频率成反比。所以频率越高 的超声波在同一脏器组织中传播 其波长越短。 b. 不同介质: 同一频率、不同介质，其传播声 速不同，波长也不相同。
一、超声的物理基础
3、介质的特性阻抗：介质的特性阻抗等于他的 、
如不发生界面反射就得不到需要诊断的 信息，但反射太强，所剩余的超声能量太强 ，则影响进入第二、第三……层介质中去的 超声能量，得不到所期待的诊断结果。
一、超声的物理基础
5、界面反射是超声波诊断的基础！！！ 、
超声波能量
吸收
反射
热能
散射
其它散射 镜面反射 背面散射
图像信息
一、超声的物理基础
6、几个术语： 、几个术语：
• 生物组织的衰减系数与频率成正比。
一、超声的物理基础
7、超声的物理和化学作用： 、超声的物理和化学作用：
室化作用 --- 是指在液体中产生强超声时 会出现一种类似雾状的气泡 此现象称为超声室化作用。 热作用:
化学作用 --- 氧化还原
超 声 诊 断 物 理 学 依 据
超声通过不同声阻抗的介质，即可在其交界面上产生 反射，B型超声以光点大小辉度亮暗表示，声阻抗相差越大， 则反射越强，声阻抗界面越多，则反射回波多，光点密。人 体各种组织声阻抗皆有所不同，故回声反射亦不同，脏器与 脏器之间，正常组织与病理组织间、不同病理组织、声阻抗 皆有不同程度差异，从而构成多种界面，形成亮暗不等，粗 细不等，疏密不等的多种反射光点，据此构成脏器断面大体 形态及内部结构解剖图，及占位病变形态、大小、部位等图 象。声阻抗一致的介面，在正常灵敏度时，皆无反射或呈致 密一致的反射。
超声波的基本原理
超声波的基本原理超声波是由于物质介质中的压力变化所引起的机械波。
超声波在医疗、工业、测量等各个领域中有广泛的应用，其中最为常见的就是医学领域中的超声诊断技术。
超声波的基本原理是利用固体、液体、气体等介质中的分子振动来传播。
当介质中的分子受到外界力的作用时，会引起分子的振动，这种振动会沿着介质中的分子传递，并形成波动。
当外界力作用的频率在人耳可听范围内（20Hz - 20kHz）时，我们可以感受到声波；而当频率高于20kHz时，我们称之为超声波。
超声波的产生可以通过压电效应来实现，即将压电晶体施加电场，使其发生机械应变，从而产生超声波。
压电晶体通常采用石英、铅酸锂等材料，这些材料在外界电场的作用下可以发生形变，并对形变进行反应性的振动。
振动引起的压缩性变化会产生波动，从而在介质中传播。
超声波在传播中会发生折射和反射等现象。
当超声波遇到不同密度的介质时，会发生折射现象，其原理与光的折射类似。
而当超声波遇到边界表面时，会发生反射现象，部分声波会被反射回来，而部分声波会穿透到下一个介质中。
根据反射和穿透的声波，可以获取到不同介质的信息。
超声波在医疗领域中的应用是医学超声诊断技术，其原理是根据不同组织对超声波的反射和传播的特性来获取人体内部的结构和病变信息。
医学超声设备中通常包含一个超声发射器和一个接收器，超声发射器会发射超声波，而接收器会接收和记录反射回来的超声波信号。
通过测量超声波的传播时间、强度和频率等参数，可以计算出反射点与发射点之间的距离以及物体的密度等信息。
通过在人体不同部位进行超声波扫描，医生可以通过成像设备观察到人体内部的器官、血管、肿瘤等结构，并对疾病进行诊断和治疗。
总之，超声波是利用介质中的分子振动所产生的机械波。
通过测量超声波的反射和传播特性，可以获取到物体的结构和特征信息。
超声波在医学、工业、测量等领域中有广泛应用，特别在医学超声诊断中起到了重要的作用。
超声知识点总结归纳
一、超声的原理1. 超声波的产生超声波是指频率超过20kHz以上的声波。
在超声检查中，超声波是由超声探头产生的，探头内装有压电晶体，当晶体受到外加电压时，会产生机械振动，从而产生超声波。
2. 超声波的传播超声波在人体内部传播时，会发生反射、散射、折射等现象。
不同组织和器官对超声波的反射程度不同，这就形成了超声图像上的对比度。
3. 超声图像的形成超声图像是通过记录超声波的发射和接收信号，然后通过计算机处理形成的。
超声图像可以显示组织和器官的形态、结构和血流情况，是超声检查的主要成果。
二、超声的应用1. 超声的临床诊断超声检查可以用于诊断各种器官和组织的病变，如心脏、肝脏、肾脏、乳腺、甲状腺等。
通过超声检查，可以观察器官的形态、大小、结构、血流情况等，从而帮助医生做出正确的诊断。
2. 超声在妇产科的应用超声在妇产科的应用非常广泛，可以用于检查怀孕、观察胎儿发育情况、诊断子宫肌瘤、卵巢囊肿等。
此外，超声还可以用于引导产前筛查和指导产科手术。
3. 超声在心脏病学的应用超声检查可以用于观察心脏的结构、功能和血流情况，对心脏瓣膜病、心肌病、心包疾病等疾病的诊断有很好的帮助。
4. 超声在肿瘤学的应用超声可以用于检测肿瘤的部位、大小、形态以及血流情况，对辅助诊断和术前评估具有重要意义。
5. 超声在其他领域的应用超声还可以用于检查血管、淋巴结、肌肉、关节等组织和器官，对各类疾病的诊断都有重要意义。
1. 安全性高超声检查不需要使用放射线，对人体无损害，适用于各个年龄段的患者，特别适用于孕妇和儿童的检查。
2. 易于操作超声检查仪器操作简单，探头直接接触患者身体部位即可进行检查，操作方便，适合用于门诊和急救情况。
3. 观察实时超声检查所得的图像是实时的，医生可以通过观察超声图像动态变化，帮助做出正确的诊断。
4. 无创性超声检查是一种非侵入性检查方法，不需要穿刺或开刀，对患者没有任何伤害。
四、超声的临床意义1. 早期诊断超声检查对一些隐性疾病的早期诊断非常重要，如肿瘤、结石等疾病，可以帮助医生及早发现病变，提高治疗成功率。
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不同扫查模式形成的声像图
线扫
弧扫
扇扫
频率与分辨率和穿透力
一般成像的频率范围： 心脏：成人 2 ~ 4 MHz 儿科：3 ~ 8 MHz 新生儿：4 ~ 10 MHz 腹部：成人 2 ~ 4 MHz 儿科：4 ~ 8 MHz 新生儿：4 ~ 10 MHz 外周血管：5 ~ 10 MHz 小器官：7 ~ 12 MHz 腔内：4 ~ 9 MHz 经食管：成人 3 ~ 7 MHz 儿科：4 ~ 8 MHz
发射和接收超声波 电/声转换
主机：
声束形成 信号处理 图像处理 存储和传输
显示
显示器 外围设备
打印机、录相机等
超声设备的构成
探头（换能器）
种类、用途 参数：频率、振元数等 其他：材料、新技术等
探头构造及工作原理
压电晶片厚度与超声波频率成反比
厚度为1mm晶片的自然频率约为1.89MHz 厚度为0.7mm晶片的自然频率约为2.5 MHz。
受角度影响、受其他运动影 响、易混迭、
彩色多普勒能量图
彩色多普勒能量图（CDE） Color Doppler Energy 利用散射回来的多普勒信号中的振幅（能量） 彩色多普勒能量图显示的不是速度参数，而是 与血液散射量相关的能量信号。
彩色多普勒能量图
速度图与能量图的区别
彩色多普勒速度图
0.41 cm/s
灰度（对比度）分辨率：
是指对两个相似密度的物体的识别能力 识别相似密度组织之间细微差别的能力，看到细微的差别 描述256灰阶的不同灰阶图用于组织结构的对比分辨
一般来说，轴向分辨率为波长的2到4倍
侧向（横向）分辨率：
是指对垂直于超声波束轴方向上可区分的两 个点目标的最小距离 侧向分辨率取决于超声波束的宽度和波束 聚焦情况（探头的晶片数量及种类有关）
换能器 超声束 声透镜
一维电子聚焦
动态孔径
换能器 阵元
换能器 阵元
从一维到二维结构的演变
从一维到二维结构的演变
厚度方向聚焦
宽频成像
融频成像
动态接收：近场接收高频，远场接收低频，组合成一幅图像。
宽频成像－变频成像
宽频带探头是变频的基础 多个中心频率，可视可调
• 操作者可根据不同病人、不同部位、不同深度的需要，灵活 选择
所谓曲别针试验
发射声束
接收声束
发射复合
接收空间复合成像
发射声束方向保持不变 从不同角度接收回波信号
孔径1B 孔径1A 孔径2A 孔径2B
频率复合成像
利用不同频率的图象复合（基波）及基波、谐波复合成像。 基波复合具备高低频率成像的高分辨力及高穿透力的优点。 基、谐波复合可获得基波、谐波成像的优点。
利用造影剂微泡在超声的作用下产生的二次谐波信号进行成像 发射频率 fo 探头
信号 强度
fo
基波
谐波 深度
2fo 接收频率 2fo
组织谐波成像
优点：
谐波提取－滤波
Step1: 发射宽频基波
2 5
–
消除近场伪像和噪声干扰
– 提高穿透力、提高对比分辨率 – 临床上对成像困难的病人，可明显改善二维图像质量， 增强心内膜、肿块等边界显示
超声的物理特性
超声波是机械波，必须在介质中传播 在不同密度的介质分界面上，声波将发生反射、折射、 干涉、衍射、散射等现象 随着超声的传播，超声信号强度不断衰减 超声在密度越高的介质中传播越快，在空气中迅速衰减
海洋
潜艇
空气
液体
固体
超声设备工作基本原理
探 头
超声设备的构成
探头（换能器）：
历史－医学超声 50 年
超声基础原理
市场部 娄玉强
分辨率逼近物理极限（1540米/1400万＝0.001米）
什么是超声
概念：超声波是一种机械振动，可以通过介质进行传播。 声音频谱
0Hz 次声波 次声武器 20Hz 20KHz 1MHz 超 无损探伤 图像诊断 30MHz 400MHz 声 声学显微镜 可听见声音 耳朵
正频移
负频移
彩色多普勒成像
CFM
快 色标 迎向 慢 背向 快
彩色多普勒成像－速度图
彩色多普勒速度图 （CDV） Color Doppler Velocity
通过信号的自相关运算获得速 度、加速度、方差等信息 彩色编码血流的方向 朝向探头的为红色 背离探头的为蓝色
平均值
彩色血流成像（CFM）是在二维声像图上叠加彩色实时血流显像 每一个彩色的点表示小区域内血液流量的平均值，不同的颜色代表不同的速度 通常红色表示朝向探头的血流方向，蓝色表示背离探头血流方向
低频 分辨率 穿透力： 更强 高频 超声波的衰减： 更好 超声波的衰减与传播距离成正比；与频 率的2/3方成正比。 高频衰减大，低频衰减小（穿透力强）
超声成像模式
成像模式：
A型（Amplitude modulation） M 型（Time-motion mode） B 型（Brightness modulation） 彩色多普勒（Color Doppler） 能量多普勒（Power Doppler） 频谱多普勒（Spectral Doppler）
Xmit MHz
Wide Band
Step 2: 接收宽频基波和谐波
2 4 Harm. 5 10 Rcv
Step 3: 滤波器滤除基波
2 5 10 Filter
Step 4: 显示窄频谐波
Narrow Band
5 10 Result
基波成像
自然组织谐波成像
谐波提取－脉冲反相谐波
Spectrum
Spectrum
Pulse Wav
发射和接收是同一个晶片 卓越的距离分辨率 (Range Resolution) 流速测量上限值受奈奎斯特频率限 制 脉冲重复频率（PRF）决定流速的 测量范围，极限约 5 ~ 7m/s 单晶片
最高峰
收缩 舒张 舒张结束
v
血管
v
血管
脉冲波与连续波
发射与接收 脉冲波PW 连续波CW 一个晶片完成 一个晶片发射 一个晶片接收 优点 距离分辨率 高流速无混迭 缺点 流速上限低 无距离分辨率 适用部位 腹部、外周血管 心脏
变频成像
选频接收：选择某一频率发射、并进行接收，形成图像。
二维、彩色多普勒、频谱多普勒独立变频
• 对彩色多普勒、频谱多普勒的调节不影响二维图像质量
宽频＋变频－－有效地解决探头分辨率与穿透力的矛盾
名词解释－时间增益补偿
随着超声穿透组织，信号逐渐衰减。 时间增益补偿（TGC）可以对特定深度的信号进行放大。
频谱多普勒
V (cm/s): 血流速度 C (cm/s): 声速(1530m/s) (度): 血流与超声波束之间的夹角 Δ f(Hz): 多普勒频移 f 。(Hz): 超声频率 角的调整： cos 误差变化 30° 0.866 3.2% 33° 0.839 70° 0.342 17.1% 73° 0.292
名词解释－分辨率
分辨率是指对两个靠近物体的识别能力，即对图象的区分
轴向分辨率 空间分辨率 分辨率 对比分辨率 时间分辨率 侧向分辨率
PW
CW
名词解释－空间分辨率
轴向（纵向）分辨率：
是指沿超声波束轴方向上可区分的两个 点目标的最小距离
轴向分辨率由波束的波长及脉冲宽窄所决定
轴向分辨率 高 低
名词解释－对比分辨率
有速度 有方向 敏感度低 易混迭、伪像 角度依赖性
无速度 无方向 敏感度高 无混迭 角度非依赖性
V C θ=
fD
2 v cos f0 c
皮肤
0.41 cm/s 0.41 MHz
v
血管
频谱多普勒的角度依赖
C•Δf V(cm/s)= 2cos • f。 血流 血管 V 超声波束
最早的工作方式：A型
皮肤
工作方式：M型
探头 时间轴
深度
M模式中的M表示运动，M模式通过B模式图象来显示一 个光标，然后在以时间为轴线的波形图上表示其运动状 态。通常M模式用于检测心脏及胎儿的心率。
工作方式：M型
工作方式：B型
二维灰阶成像
多普勒效应（Doppler）
超声在探测移动的目标时，其回声的频率会发生变化 利用多普勒效应可检测物体有无运动，及运动的方向和速度 比如检查有无血流、血流的方向和速度，以及心肌运动
孔径1的视线
孔径2的视线
改善图象分辨力、穿透力、抑制噪声。
接收复合
超声扫描线
频率复合成像－基波复合
频率复合成像－基谐波复合
发射1
谐波成像
发射复合
复合成像
发射2
基波成像
谐波成像
组织谐波：Tissue Harmonic Imaging
利用超声在人体内传播和反射过程中产生的二次谐波信号进行成像 例：发射2MHz，接收4MHz
压电晶片的两面镀有银层，作导电极板
1 mm
主机
功能 外形、超作面板、探头接口等
显示器
种类、大小、调节等
外围设备
超声探头种类
线阵（血管、小器官） 凸阵（腹部、妇产科） 相控阵扇扫（心脏） 经食管探头(TEE) 腔内探头（妇产、泌尿） 容积探头（三维成像）
多普勒血流流速测量
彩色多普勒成像可定性的观测血流走行、速度快慢以及方向等信息 但无法定量的获得血流的速度等重要生理参数 fd F0 = 多普勒频移 = 探头发射的多普勒频率 = 血流的速度 = 声波的速度（1540 米/秒） 声束和血流方向之间的夹角 f0 fD f0